В системе живого мира

Живой мир четко разграничивался на животных и растения до открытия микроорганизмов. Но Левенгук, открывший мир мель­чайших живых существ, считал их маленькими живыми зверька­ми. Поэтому все открываемые в дальнейшем микроорганизмы ученые относили к мельчайшим животным.

Крупнейший систематик растительного и животного мира XVIII века Карл Линней (1707-1778) объединил всех представите­лей микромира в один общий род, дав ему характерное название - «хаос», так как не нашел у них каких-либо признаков для систематиза­ции. Он считал, что нельзя изучать невидимые существа, скрытые Творцом от глаз человека при сотворении мира. В дальнейшем Лин­ней все же выделил внутри группы «хаос» пять семейств, в одно из которых (Infusorium) он поместил наиболее мелкие микроорганизмы.

Первые шаги в научной классификации микроорганизмов были сделаны датским зоологом О.Ф. Мюллером (1730-1784). Он из се­мейства «инфузории» выделил два рода Monas и Vibrio, в которых он различал уже 15 видов микроорганизмов.

Классификация микроорганизмов была усовершенствована Х.Г. Эренбергом (1795-1876) в 1838 году. Х.Г. Эренберг разделил микроорганизмы на 22 семейства и впервые употребил термин Bacterium для обозначения палочковидных форм микроорганизмов, а «спириллы» и «спирохеты» - для извитых.

По мере накопления сведений о микроорганизмах, с увеличе­нием разнообразия обнаруженных микроорганизмов, менялось пред­ставление об их месте в системе живых существ. Учеными пред­лагались различные способы классификации микробов. Однако толь­ко во второй половине XIX века немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919) пришел к выводу, что микроорганизмы настолько отли­чаются от других живых существ, что не укладываются ни в одну из существовавших систем классификации. Для них Геккель в 1866 году предложил собирательное название протисты (первосущества). К царству протистов он отнес водоросли, простейшие, гри­бы и бактерии, т.е. организмы, занимающие промежуточное поло­жение между животными и растениями.

Дальнейшее изучение протистов выявило значительные различия между ними. Оказалось, что их объединял лишь признак микроскопических размеров. В 1896 году Карл Леман и Роберт Нейман предложили систему классификации микроорганизмов, в основе которой лежали их морфологические особенности. Соглас­но этой классификации все микроорганизмы были поделены на три семейства: Coccaceae, Bacteriace, Spirillaceae. В последующем по мере накопления данных и развития методологической базы, она многократно дополнялась, совершенствовалась, уступая место бо­лее современной классификации.

После получения достаточной информации об особенностях кле­точного строения, в 30-х годах XX века протисты были разделены на две группы - высшие и низшие. Высшие протисты были названы эукариотами (греч. еu - истинное, carios - ядро). По строению клеток в це­лом и наличию истинного ядра они сходны с растениями и животны­ми. Клетки низших протистов существенно отличались от всех дру­гих организмов и были объединены в группу прокариотов, как не со­держащие истинного ядра. В эту группу вошли все микроорганизмы.

В 60-х годах XX столетия работами Р. Стейниера v К. ван Ниля были обоснованы эукариотный и прокариотный типы клеточной организации и показано, что существенная разница меж­ду ними является границей, разделяющей все клеточные формы жизни. Например, любая клетка имеет элементарную мембрану ограничивающую цитоплазму. Но прокариотная клетка имеет лишь одну элементарную мембрану - цитоплазматическую, ограничива­ющую цитоплазму, а в эукариотической клетке имеются и другие специализированные мембраны, такие, как ядерная мембрана, ог­раничивающая ядро от остальной цитоплазмы, или мембраны, ог­раничивающие клеточные структуры - органеллы (табл. 1).

Таблица 1

Основные различия в клеточной организации

прокариотных и эукариотных клеток

Элементы клеток	Прокариотная клетка	Эукариотная клетка
Ядерный аппарат	Нуклеоид не отделен от цитоплазмы мембраной, митоз отсутствует	Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной, деление путем митоза
Органеллы	Отсутствуют	Имеются
Рибосомы в цитоплазме	70S типа	80S типа
Число хромосом в нуклеоиде или ядре	Обычно I	Обычно > 1
Хромосомы кольцевые	Присутствуют	Отсутствуют
Клеточная стенка	Содержит пептидогликан	Пептидогликан отсутствует
Деление клеток путем митоза без образования системы веретена	Характерно	Не характерно
Деление клеток путем митоза с образованием системы веретена	Не характерно	Характерно

В клетке прокариот нет ядра. Вместо него имеется аналог - нуклеоид, который содержит ДНК, белки и РНК. Нуклеоид напо­минает примитивную хромосому. При делении клетки нуклеоид уд­ваивается, и две его копии расходятся к разным полюсам, увлекае­мые растущей клеточной мембраной. Таким образом, у прокариотических клеток отсутствует митоз. У них нет также типичных для эукариотических клеток органелл: пластид, митохондрий, аппарата Гольджи, центриолей. Рибосомы, которые обнаружены в клетках прокариот, сильно отличаются от рибосом эукариотических клеток (по химическому составу структуре).

Для прокариотических организмов характерен ряд специфи­ческих свойств. Так, например, они способны фиксировать молеку­лярный азот воздуха. Среди них встречаются аэробные и анаэроб­ные организмы, хемогетеротрофы и хемоавтотрофы, нейтрофилы и ацидофилы. Особый тип обмена веществ позволяет некоторым прокариотическим организмам синтезировать метан.

Принципиальные различия в клеточной организации прокариот­ных и эукариотных клеток явились основанием для разделения всех клеточных организмов на два царства: Prokariotae и Eukariotae. Предложение о выделении прокариотных и эукариотных; микроорга­низмов в два царства было сделано Р. Мерреем в 1968 году.

Несколько позже Р. Витэкер предложил разделить все клеточ­ные живые организмы на пять царств, отражающие три основных уровня клеточной организации (рис. 1). В этой схеме на самом при­митивном уровне находятся прокариотные микроорганизмы, вошед­шие в царство Моnеrа. Из этих микроорганизмов в процессе эво­люции сформировались микроскопические, в большинстве одноклеточные недифференцирован­ные организмы, вошедшие в царство Protista. Многокле­точные эукариоты представ­лены царствами: Растения (Plantae), Грибы (Fungi) и Животные (Animalid). При формировании этих пяти так­сономических групп Р. Витэ­кер учитывал также и разли­чия между ними по способу питания.

Рис.1. Клеточная организация

В настоящее время мно­гочисленные микроорганизмы (бактерии, низшие грибы, актиномицеты, вирусы) систе­матизированы в определенном порядке по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этому способствовали значительные успехи в развитии методов молекулярной биологии, химического анализа и компьютеризации за последние 10-15 лет, которые реконструировали представление о положении микроорга­низмов в системе живого мира, изменили понимание филогении и таксономии микроорганизмов. Выяснение филогенетических свя­зей между микроорганизмами, в значительной степени отражаю­щих их эволюционные взаимоотношения, обусловлено совершенство­ванием, упрощением и широким внедрением методов анализа пос­ледовательностей нуклеиновых кислот 16S рРНК - гена. Это по­зволило пересмотреть представление о классификации микроорга­низмов и привести ее в соответствие с современными требования­ми.